EP2359539B1 - Datenübertragungsprotokoll - Google Patents

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EP2359539B1
EP2359539B1 EP09760144.7A EP09760144A EP2359539B1 EP 2359539 B1 EP2359539 B1 EP 2359539B1 EP 09760144 A EP09760144 A EP 09760144A EP 2359539 B1 EP2359539 B1 EP 2359539B1
Authority
EP
European Patent Office
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data
communication unit
slave
communication
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP09760144.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2359539A1 (de
Inventor
Jörn SCHRIEFER
Thomas Peichl
Jürgen SCHERSCHMIDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2359539A1 publication Critical patent/EP2359539A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2359539B1 publication Critical patent/EP2359539B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to an electronic communication system according to the preamble of claim 1, a method for data transmission between at least one first communication unit and at least one second communication unit and the use of the communication system in motor vehicles.
  • WO 2007/141508 shows a communication method in which signals together are subject to a multiplexing operation.
  • a synchronization signal can be provided within the multiplex signal.
  • the invention has set itself the task of proposing a communication system and a method for data transmission, which permits relatively flexible communication between at least one first communication unit and at least one second communication unit.
  • the data transmission protocol is configured so that the first communication unit in a first data transmission mode, a data signal and a data request signal or clock signal substantially simultaneously and / or the clock signal embedded in the data signal and / or a common data clock signal via the first data line at least transmits to the second communication unit.
  • At least the second communication unit is preferably designed such that it can receive and independently interpret an identification packet and / or a command packet and / or an address packet and / or an end packet of the first communication unit.
  • At least the second communication unit is designed such that it interprets the identification packet as subscriber identification or statement identification and, according to this interpretation, autonomously moves into a defined operating mode and / or waits for further packets and / or a defined response to the first communication unit transmits and / or automatically initiates and executes an internal activity, this internal activity in particular the storage of a defined date or a plurality of defined data at one or more defined memory addresses includes.
  • Subscriber identification is preferably understood to mean an identification with which the one or more recipients or subscribers or communication partners of a defined communication process are named or defined.
  • At least the second communication unit is preferably designed so that it can interpret the identification packet with respect to a selection from at least two defined identification modes.
  • At least the second communication unit is designed such that it has at least one instruction identification allocation unit, in particular designed as a table unit, which at least one defined instruction identification of an identification packet, the content of one or more memory cells of the second communication unit to perform a defined, at least partially deposited in this at least one memory cell, assignment assigns.
  • This instruction particularly preferably includes at least one command packet, at least one address packet and one or more data packets.
  • the data transmission protocol is designed so that the command packet contains at least information about whether a read or write access to be performed and / or whether a single or multiple access should be performed and / or whether a direct or indirect memory access should be performed.
  • the data transmission protocol and at least the second communication unit are designed such that the content of the one or more memory cells of the second communication unit, which are assigned to a defined instruction identification by means of the instruction identification allocation unit, by receiving and interpreting defined packets or at least one defined message, in particular at least one defined command packet, one or more defined address packets and one or more defined data packets, at least partially overwritten by the second communication unit.
  • the instruction which is assigned to a defined instruction identification can be changed or overwritten.
  • the method is preferably further developed in that at the beginning of a defined, in particular self-contained, communication process with at least the second communication unit, the first communication unit transmits at least to the second communication unit a synchronization packet via at least the first data line.
  • the second communication unit transmits at the beginning of its own Sending a synchronization packet at least to the first communication unit.
  • a message is transmitted from the first communication unit to the second communication unit and / or a message from the second communication unit to the first communication unit via at least the first data line.
  • the identification packet is interpreted at least by the second communication unit as subscriber identification or statement identification, according to which the second communication unit itself is placed in a defined operating mode and / or waiting for further packets and / or after which the second communication unit sends a defined response to the first Communication unit transmits and / or automatically initiates and executes an internal activity
  • said internal activity comprises in particular the storage of a defined date or a plurality of defined data at one or more defined memory addresses.
  • At least the second communication unit assigns and executes at least one defined instruction identification of an identification packet by means of an instruction identification assignment unit of an instruction which deposits as the content of one or more memory cells in the second communication unit in particular, this instruction consists at least of a date corresponding to a command packet, of at least one datum corresponding to at least one address packet and of one or more data corresponding to at least one data packet.
  • the first communication unit in a first data transmission mode transmits a data signal and a data request signal / clock signal substantially simultaneously and / or the clock signal embedded in the data signal and / or a common data clock signal via the first data line at least to the second communication unit.
  • At least the second communication unit preferably has a memory management, which comprises address data, each of which references defined memory cells of the second communication unit.
  • the address information of the subsequent address packet refers to a memory cell in which the address information of another memory cell is stored, to which the memory access is performed or to which the memory access is performed.
  • the reference change for an indirect memory access the address information, which in a specified memory cell is overwritten.
  • this address information refers in particular to another memory cell.
  • Such a reference change is particularly preferably carried out within the framework of a defined communication process.
  • a change of a defined instruction which is assigned to an instruction identification and / or a reference change is / are preferably carried out at runtime in the context of one or more defined communication processes.
  • the communication system preferably has a data transmission protocol, according to which, at least in a second data transmission mode for synchronous data transmission, the first communication unit transmits at least once a data request signal or a clock signal to the second communication unit via the first data line and the second communication unit transmits a data signal in response to the data request signal or data Clock signal via the first data line to the first communication unit transmits.
  • the first communication unit and at least the second communication unit are preferably connected to each other via the first data line as a single data line.
  • a transmission of a data signal and / or another signal via a line, in particular via the first data line, is preferably understood as a transmission of the signal via the line and / or an application of the signal to the line.
  • a clock signal is preferably understood to mean a clock signal, and a clock or clock unit is understood to mean a clock generator unit.
  • the data transmission protocol is preferably designed such that the data signal of the second communication unit with respect to the second data transmission mode comprises a defined number of bits, in particular exactly one bit.
  • the data transmission protocol with respect to the second data transmission mode is designed so that a message, which in particular comprises at least one defined, separately interpretable information, comprises the second communication unit having a plurality of data signals to the first communication unit. Particularly preferably, this message comprises exactly one piece of information.
  • a coded value is a coded value of a physical quantity detected by a sensor element or understood an operating parameter of a sensor or actuator.
  • the data transmission protocol is preferably designed such that the clock signal of the first communication unit and the data signal of the second communication unit are transmitted substantially simultaneously via the first data line, at least with regard to the second data transmission mode.
  • first communication unit and at least the second communication unit are connected to one another via an additional ground line or a reference potential line and / or via an additional power supply line.
  • first data line is also particularly preferably used as a power supply line, which is referred to below as a two-wire interface.
  • the data transmission protocol is formed, at least with respect to the second data transmission mode, such that the data signal as the output signal of the second communication unit and the clock signal or the data request signal of the first communication unit are superimposed on the first data line or if the data signal of the second communication unit is the clock signal or the clock signal Data control signal of the first communication unit on the first data line overridden, wherein the data signal in particular the signal value on the first data line certainly.
  • At least the second communication unit does not have its own clock generator unit or it has a clock generator unit which does not operate synchronously with a clock unit of the first communication unit and / or which has a lower clock precision or larger clock fluctuations than the clock unit of the first communication unit.
  • the second communication unit is preferably designed such that its response time to the data request signal or the clock signal of the first communication unit within a defined time interval, which is smaller or shorter than the period or a multiple of the period of the clock signal of the first communication unit and / or Clock of the clock unit of the first communication unit.
  • at least the second communication unit or a first slave unit is designed such that it has a guaranteed response time to at least one defined signal of the first communication unit and is therefore real-time capable.
  • the first communication unit preferably has a data output or data output connection which is directly or indirectly connected to the first data line, the clock signal or data request signal of the first communication unit being connected to this data output or data output connection is provided or created.
  • Serial Peripheral Interface a serial data bus standard is known, which allows a bidirectional, synchronous and serial data transmission between a master unit and various slave units.
  • a corresponding communication system comprises at least three lines between the master unit and a first slave unit for bidirectional data transmission, namely two data lines and one clock line. With several slave units, each of these units requires an additional select line to the master unit.
  • the communication system is preferably designed as a modified serial peripheral interface communication system with a reduced number of lines, in particular with exactly one information transmission line - the first data line, wherein at least the first communication unit and / or at least the second communication unit essentially a serial peripheral interface standard are sufficiently trained.
  • the first communication unit has, in particular, at least one data connection and one clock connection, which are operated isochronously or which are assigned to a common clock generator unit.
  • the first communication unit has two data connections, of which one data connection is operated as data input and one data connection as data output, wherein the data connections are operated synchronously with one another.
  • the first communication unit is special Preferably, a data output and a data input, wherein these are connected together directly or indirectly with the first data line.
  • the communication system preferably has at least one switching unit which is designed and connected such that with it between operation without separate clock line at least between first and second communication unit and operation according to the serial peripheral interface standard with separate clock line at least between the first and second second communication unit can be switched.
  • the switching unit is activated, in particular, by the first communication unit, wherein the switching unit particularly preferably has an additional switching connection and this switching connection is very particularly preferably connected to the switching line via at least one connecting line.
  • the first communication unit and / or the second communication unit preferably have a push-pull stage with a high-side driver and a low-side driver or a high-side driver with an optional pull-down resistor or a low-side driver. Side driver with an optional pull-up resistor on.
  • each of the first and the second communication unit has a push-pull stage, which is preferably also referred to as a push-pull stage, for applying a respective output signal to the first data line.
  • a high-side driver is particularly preferably understood an electronic circuit, which applies an actively switched "high” signal to the first data line and / or sets an electrical variable on the first data line to a defined "high” value.
  • a low-side driver is particularly preferably understood as meaning an electronic circuit for setting an actively switched "low” signal or "low” signal value or applying an electrical potential, essentially corresponding to a ground potential.
  • the first and at least the second communication unit and the data transmission protocol are designed such that the data signal and / or the data request signal or the clock signal are transmitted via defined current and / or voltage values or by optical data transmission on the first data line. It is provided that the data signal and / or the data request signal or the clock signal by means of a defined waveform, comprising at least one defined signal edge and / or at least one signal pulse and / or at least one signal pulse pause, encoded.
  • the first communication unit is designed as a master unit and the second communication unit as a slave unit and in particular the data transmission protocol is designed such that the second data transmission mode is designed as a slave transmit data transmission mode and / or the first data transmission mode as a master transmit data transmission mode ,
  • the first communication unit is preferably connected to at least the second communication unit via a two-wire interface via which unidirectional or bidirectional information, in particular current-coded, is transmitted.
  • the second communication device is supplied with electrical energy via this two-wire interface.
  • the second communication unit is preferably integrated in a sensor and / or actuator unit.
  • the communication system expediently comprises a plurality of "slave" communication units, which are in each case designed substantially corresponding to the second communication unit and in particular are each connected to the first communication unit by means of a single data line.
  • the second communication unit according to the second data transmission mode transmits the data signal in response to the data request signal or the clock signal of the first communication unit within a defined time interval, which is in particular smaller than the period or a multiple of the period of the clock signal of the first communication unit and / or the clock of a clock unit of the first communication unit.
  • a synchronization packet is expediently understood to be a uniquely identifiable signal and / or a corresponding signal / data sequence which is designed such that synchronization information can be obtained from its occurrence or the respective time or time of transmission or its formation, by means of which at least a communication unit can synchronize its own communication with the other communication unit from which the synchronization packet originated.
  • a synchronization packet and / or an identification packet and / or a command packet and / or an address packet is transmitted from the first communication unit to at least the second communication unit via the first data line.
  • the identification packet the first communication unit can in particular select the communication participants at any time.
  • a new communication process can be initiated at any time.
  • the data rate / rate can be adjusted by the synchronization packet.
  • the specific selection of communication participants within a communication process can be defined by the identification package.
  • an end packet is transmitted, which in particular includes a checksum so that a mis-transmitted message can be identified.
  • the synchronization packet comprises a uniquely identifiable start block signal, which in particular has a start pulse interval of defined length and a start pulse of defined length and / or a start pulse start pulse pause signal, wherein the time duration ratio of start Pulse to start pulse break has a defined, in particular uniquely identifiable, size and / or which has a clearly identifiable sequence of start pulses and start-pulse pauses each having a defined duration.
  • the second communication unit determines from the uniquely identifiable start block signal a clock reference variable and very particularly preferably then uses this clock reference variable to adapt its own defined data request signal / clock signal signal time interval or to adapt its own response time.
  • the identification packet preferably comprises information as to whether the current communication process concerns all further communication units ("broadcast message"), in particular all slave units connected to the transmitting communication unit, one or more individual communication units, for example only the second communication unit, and to expect these further information or whether one or more or all other communication units should perform one or more defined internal activities or actions (“EID” or "event ID”), whereby one or more of such internal activities can be initiated synchronously.
  • Broadcast message information as to whether the current communication process concerns all further communication units
  • individual communication units for example only the second communication unit
  • Event ID one or more of such internal activities can be initiated synchronously.
  • the command packet preferably comprises information relating to the type of access of the first communication unit to the second communication unit or vice versa, and in particular whether a read access and / or a write access is to be performed.
  • the command packet particularly preferably defines whether a direct or indirect memory access takes place via an address pointer.
  • the command packet very particularly preferably defines whether one or more memory addresses are to be accessed and / or random access for a memory address or random burst for multiple memory addresses, or linear incremental memory access (incremental burst for multiple memory addresses) or bit-wise access (read-only access). modify-write ") or an implicit (“ inherent ”) access in which the one or more memory addresses are part of the command.
  • this type of command packet which defines at least one of the above-described accesses, a flexible access at runtime or within a communication process can be performed, this access can be adjusted in the form of the command packet depending on the operating state by the first communication unit or the master unit ,
  • the at least one address packet which is preferably transmitted after at least one command packet, defines or comprises the information of the one or more memory addresses to which a read and / or write access is to be made.
  • the message preferably comprises one or more data or data packets, wherein in each case a plurality of corresponding data signals, which are transmitted via the first data line, are assigned to each of these data / data packets.
  • the data transmission protocol is designed such that initially optionally a synchronization packet then one or more identification packets, in particular a single identification packet, then one or more command packets, in particular a single command packet, then one or more address packets, then a message comprising one or more data packets, or multiple messages, in particular a message from the first communication unit to the second and / or a message from the second communication unit to the first, and optionally finally an end packet over the first data line to be transmitted.
  • a communication process preferably individual or all packets or parts of a packet, for example the identification packet and / or one or more data packets, are transmitted or transmitted redundantly, whereby the reliability of the communication process can be increased.
  • the communication units and / or the data transmission protocol are designed in particular for such redundant data or packet transmissions.
  • a redundant inverted data transmission for example, a message by by access, in particular by means of the command packet to redundant data sources (same content of at least two different data sources), in which at least one of the redundant content in a different form or Encoding (eg inverted) holds, a multiple transmission of data content takes place in different forms.
  • a redundant transmission of the identification packet preferably takes place within a communication process in that the activities of the communication units to be synchronized are protected by redundant transmission of the "Event ID" by the first communication unit.
  • a redundant inverted transmission of the identification packet takes place in that the activities of the communication units to be synchronized are protected by redundantly transmitting the "event ID" by the first communication unit in such a way that the "event IDs" to be transmitted redundantly eg inverted).
  • two redundantly transmitted packets or a redundant packet pair are combined into a common packet and, in particular, transmitted together, particularly preferably at least over the first data line.
  • the transmission of status information by the communication unit which is accessed, for example, the second communication unit, by transmitting status information, the unit of the access, for example, the first communication unit, information about the state of the Data transmitting unit and / or the validity of the data itself.
  • the transmission of configurable status information takes place by the accessing communication unit by transmitting status information within the communication process, the communication unit from which the access takes place, information about the state of the data transmitting unit or the validity the data itself informs and the type and / or number of status information to be transmitted are configurable.
  • the transmission of configurable at runtime status information is performed by the communication unit accessed, by transmitting status information within the communication cycle, the communication unit from the access, information about the state of the data transmitting unit or communicates the validity of the data itself and the type and / or number of status information to be transmitted depends on the content of a memory cell of the communication units to which the access is dependent, which is changeable by at least one other communication unit at runtime.
  • the transmission of an echo by the unit to which access is acknowledged by at least partially repeating the information transmitted by the accessing unit acknowledged the correct receipt in particular there is a transmission of an echo of the identification packet and / or the command packet and / or the address packet and / or the Ending packets in that the communication unit to which the access is made, for example the second communication unit acknowledges receipt of the corresponding packet by transmitting at least a partial repetition of the corresponding packet to the first communication unit.
  • the end packet is preferably transmitted as an echo of the one communication unit which has been accessed, for example the second communication unit, back to the first communication unit, this echo comprising at least partial repetition and / or based on the originally transmitted data / packets test data.
  • the end packet is transmitted from the accessing unit, for example the first communication unit, to the other communication unit (s) as at least partially retry and / or test data packet at the end of a communication process.
  • a time reference for determining the age of a date is transmitted by the unit to which the access is made, for example the second communication unit, a time information regarding the age of data and these with the data to the accessing Unit transfers.
  • a counter of an internal time reference is transmitted by the A unit to which the access is made is time information regarding the age of data and transmits it with the data to the accessing unit, the time information being formed by counting K2 internal events (eg internal timer).
  • an external time reference counter (MSG-CNT) is transmitted by the unit to which the access is made, forming time information of the age of data and transmitting it with the data to the accessing unit, the time information being counted by counting with respect to the unit to which the access is made, for example the second communication unit, external events (eg number of recognized communication cycles) is formed.
  • the first communication unit or master unit is preferably comprised by a control unit and / or an electronic control unit and at least the second communication unit or first slave unit in particular by a sensor and / or actuator and / or another electronic control unit.
  • the data transmission protocol expediently defines a digital interface which offers possibilities for increasing the data transmission rate between components or first and second communication unit or master and slave unit (s), in which not only user data but also additional data for securing signal processing and data transfer can be transmitted.
  • first and second communication unit or master and slave unit in which not only user data but also additional data for securing signal processing and data transfer can be transmitted.
  • immunity to interference and robustness of data transmission To increase digital interfaces offer greater flexibility and scalability than, for example, analog interfaces. Due to the sequential data transmission and the correspondingly small number of connection conductors or data lines, in particular the single data line, costs for the interface connection can be reduced and potential sources of error due to contact problems can be minimized.
  • the invention described here allows the connection of sensors, actuators and control devices with a minimum number of connection and communication lines.
  • the invention also preferably relates to a communication unit and / or a data transmission method for bidirectional, serial data communication between the first communication unit / master unit, designed in particular as a microcontroller, and the second communication unit / first slave unit, in particular as a sensor or actuator, with a standard Serial peripheral interface port.
  • a communication unit and / or a data transmission method for bidirectional, serial data communication between the first communication unit / master unit, designed in particular as a microcontroller, and the second communication unit / first slave unit, in particular as a sensor or actuator, with a standard Serial peripheral interface port.
  • the signal is not corrupted compared with analog or quasi-digital transmission, which is why other useful data can also be transmitted without loss.
  • the omitted by the digital or lossless data transmission tolerances can be distributed elsewhere in the design and mass production of sensors and actuators, which has a cost-reducing effect.
  • the communication system preferably has at least one output / input of at least the second communication unit and / or at least one output / input of all slave units and / or the first communication unit an overvoltage protection diode or "Transient Voltage Suppressor Diodes (TVS)" , which increase the ESD robustness of the system.
  • TVS Transient Voltage Suppressor Diodes
  • the communication system capacitors on signal lines or at least on the first data line, which the rise and fall times of the signal edges and thus influence the emitted interference radiation in a desirable or defined manner.
  • this preferably has a "pull-up" resistance, which adjusts the signal value on the first data line to a defined “high” level, in the case that no communication participant transmits data over the first data line.
  • the communication system expediently has only a single master unit as the first communication unit and no separate clock transmission line.
  • the first communication unit / master unit is preferably connected to an electronic control unit ECU, in particular integrated in it.
  • the ECU particularly preferably receives the data received from the master unit and evaluates it.
  • the data request signal of the first communication unit is transmitted periodically with undefined clock time or sporadically to at least the second communication unit via the first data line.
  • the data request signal of the first communication unit is designated as Clock source for the data transfer clock and in particular as a clock source for at least one clock-exact additional communication unit is used.
  • the data request signal is preferably output from or applied to the first communication unit on the first data line / common connection line.
  • the second communication unit detects the data request signal and in turn drives a corresponding bit of the data signal on the common first data line.
  • the transmission of the data signal of the second communication unit may start, in particular independently of the current data request signal.
  • the sum signal on the first data line at the time of the data transfer by the first communication unit corresponds to the data signal of the first communication unit, without the data request signal necessarily having to be switched off. In this case, both the data request signal and the data signal can be active simultaneously.
  • both the first communication unit and the second communication unit preferably use the same physical variable, for example voltage or current. Alternatively, preferably, different physical quantities are used.
  • the first and second communication units preferably use the same values or value ranges or levels for signal transmission. Alternatively, they preferably use different values / value ranges / levels.
  • the new master may e.g. with a standard "serial-peripheral-interface" module and the new slave with an OSPI configuration.
  • OSPI is preferably understood to mean a single-wire serial peripheral interface (one wire serial peripheral interface).
  • a slave can preferably also be operated via an OSPI converter, which extracts the clock from the data signal and makes it available on separate lines.
  • OSPI converter which extracts the clock from the data signal and makes it available on separate lines.
  • slave communication units can be used with standard "serial-peripheral-interface" modules. The advantage is that the transmission can be reduced in sections to at least one connection line that contains both data and the clock signal.
  • a master unit can preferably one or more slave units or slave communication units or slaves are connected, with individual slave communication units in turn can be master units for further subordinate slave communication units.
  • the first slave communication units which are used as masters for slave slaves should expediently be connected via separate "serial-peripheral-interface" / OSPI modules or via the option of decoupling from the primary bus and / or for reconfiguration to a master slave. or slave configuration.
  • the electronic communication system is preferably based on a serial, synchronous data transmission and comprises at least one, the communication initiating first communication unit or master unit and at least one responsive second communication unit or slave unit, wherein during the communication, the time base for the transmission of the data elements in both directions the unit initiating the communication is specified.
  • the electronic communication system is preferably designed for use in the automotive sector.
  • the electronic communication system is expediently designed or designed for safety-relevant applications.
  • the electronic communication system preferably comprises a synchronous or, preferably, an asynchronous bus.
  • the invention also relates to the use of the electronic communication system in motor vehicles.
  • the communication system for connecting sensors, particularly preferably pressure sensors, and / or actuators is provided in a motor vehicle.
  • the invention relates to the use of the electronic communication system and the method in automation technology.
  • Fig. 1 shows the exemplary formation of data transmission operations according to the data transmission protocol, wherein a message "message” from the first communication unit to the second communication unit by means of the first data transmission mode "master transmission” and from the second communication unit to the first communication unit by means of the second data transmission mode “slave transmission” is transmitted.
  • the message comprises in each case a plurality of data packets DATA # n, which are distinguishable with regard to their sender, ie master or slave.
  • First sends the first communication unit or the Master unit a synchronization packet frame sync, which is used to synchronize the communication with the second communication unit or the at least first slave unit or the other bus participants and initiates a communication process.
  • an identification packet ID which is used either for identifying the destination by means of a subscriber identification SID (slave ID) or for identifying a routine or instruction to be executed by means of an instruction identification EID (event ID).
  • SID subscriber identification SID
  • EID event ID
  • an EID identification packet does not generate further communication in a direct manner, because commands and addresses assigned to this event are already stored in each slave.
  • SID 0 further information or instruction packets to all other bus subscribers (broadcast message).
  • a command packet comprising a write command write CMD in a pure transmission process of the master unit, address packets ADDR # 1, ADDR # 2 and a message in the form of data packets DATA # 1 to DATA # 8.
  • the communication process comprises the transmission of an ending packet TRAIL, which has test data.
  • a communication process is illustrated in which a slave ID (identification) SID of a specific slave unit is sent as an identification packet, which is designed as a subscriber identification, from the master unit.
  • the master unit sends a read command read CMD as a command packet and two address packets ADDR # 1, ADDR # 2.
  • the slave unit responds with the data stored at these addresses and sends this data to the master unit.
  • the master unit sends request signals DSYNC # 1 to DSYNC # 8 for synchronizing the data transmission of the slave unit to which the slave unit responds with each of the data packets DATA # 1 to DATA # 8.
  • This data transmission is completed with an ending packet TRAIL, which is also sent by the slave unit in response to a request packet of the master unit TSYNC.
  • Master unit and slave unit communicate according to the example exclusively via the first data line as the only data line.
  • Fig. 2 By way of example, the information and signal processing of a second communication unit or a slave unit in interaction or in response to a message of the first communication unit or the master unit is illustrated.
  • the slave unit detects an unillustrated synchronization packet or synchronization signal frame sync of the master unit. Subsequently, an identification packet ID sent by the master unit is evaluated. If this includes an instruction identification or an event ID EID, then this event is interpreted on the basis of an instruction identification allocation unit, for example an EID command table stored as a table unit in the slave, and the corresponding instruction or routine is stored by means of the stored or the part the instruction identification allocation unit referenced command and address packets and the stored data executed. In this case, this embodiment takes place, for example, within each slave unit connected to the same bus, the slave units not responding, for example, according to the defined instruction stored with respect to the instruction identification, but instead only storing possible results at defined own memory addresses.
  • an instruction identification allocation unit for example an EID command table stored as a table unit in the slave
  • instruction identifications are also provided which are interpreted by only one or a defined number of slave units such that a defined instruction is executed.
  • the slave unit interprets this as an incomplete communication process with the master unit and interprets the subsequent command packet CMD, which includes the information as to whether a read or write access should take place and whether this is done directly or by means of a pointer indirect with respect to a direct address and whether this memory access via the pointer "linear” or incremental incremental burst or "random" random burst is to be performed.
  • the command packet CMD may have a read or write access, in which the address is implicitly contained "inherent” or in which a bit-wise access is performed "read-modify-write".
  • the slave unit comprises, for example, a memory manager with address pointers address pointer and a memory which may include registers and / or RAM and / or EEPROM and / or another type of memory.
  • This memory management allows, for example, indirect memory accesses.
  • the master unit or the slave unit sends a message or user data in the form of data packets DATA # 1 to DATA # n.
  • a slave unit each with a data signal, responds to a data request signal of the master unit.
  • a first data transmission mode D1 only the master unit transmits data or data signals, in each of which a clock signal is embedded.
  • the synchronization for the start of a new communication process is carried out by means of the transmission of a synchronization packet by the master unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Information Transfer Systems (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Kommunikationssystem gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einer ersten Kommunikationseinheit und wenigstens einer zweiten Kommunikationseinheit sowie die Verwendung des Kommunikationssystems in Kraftfahrzeugen.
  • Aus der WO 2007/144412 ist ein Verfahrung zur Übertragung von Messdaten von einer Sensoreinrichtung an eine Steuerungseinrichtung bekannt, bei der die Latenzzeit für die Übertragung reduziert wird.
  • Aus der WO 2007/141508 geht ein Kommunikationsverfahren hervor, bei welchem Signale gemeinsam einer Multiplex-Operation unterliegen. Innerhalb des Multiplex-Signals kann dabei ein Synchronisationssignal vorgesehen sein.
  • Der Stand der Technik schlägt beispielsweise im Bereich der seriellen Bussysteme Datenübertragungsprotokolle vor, die bezüglich ihrer Flexibilität bei der Optimierung für ihre Anwendung starken Einschränkungen unterliegen.
  • Die Erfindung hat sich die Ausgabe gestellt, ein Kommunikationssystem und ein Verfahren zur Datenübertragung vorzuschlagen, welches eine relativ flexible Kommunikation zwischen zumindest einer ersten Kommunikationseinheit und wenigstens einer zweiten Kommunikationseinheit erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das elektronische Kommunikationssystem gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 5.
  • Es ist bevorzugt, dass das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass die erste Kommunikationseinheit in einem ersten Datenübertragungsmodus ein Datensignal und ein Datenanforderungssignal oder Taktsignal im Wesentlichen gleichzeitig und/oder das Taktsignal eingebettet in das Datensignal und/oder ein gemeinsames Daten-Taktsignal über die erste Datenleitung zumindest an die zweite Kommunikationseinheit überträgt.
  • Zumindest die zweite Kommunikationseinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie ein Identifikationspaket und/oder ein Kommandopaket und/oder ein Adresspaket und/oder ein Endungspaket der ersten Kommunikationseinheit empfangen und selbstständig interpretieren kann.
  • Es ist zweckmäßig, dass zumindest die zweite Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass sie das Identifikationspaket als Teilnehmeridentifikation oder Anweisungsidentifikation interpretiert und sich nach dieser Interpretation selbstständig in einen definierten Betriebsmodus versetzt und/oder auf weitere Pakete wartet und/oder eine definierte Antwort an die erste Kommunikationseinheit überträgt und/oder eine interne Aktivität selbsttätig veranlasst und ausführt, wobei diese interne Aktivität insbesondere das Speichern eines definierten Datums oder mehrerer definierter Daten an einer oder mehreren definierten Speicheradressen umfasst.
  • Unter einer Teilnehmeridentifikation wird bevorzugt eine Identifikation verstanden, mit welcher der eine oder die mehreren Empfänger bzw. Teilnehmer bzw. Kommunikationspartner eines definierten Kommunikationsvorgangs benannt bzw. definiert wird/werden.
  • Zumindest die zweite Kommunikationseinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das Identifikationspaket bezüglich einer Auswahl aus mindestens zwei definierten Identifikationsmodi interpretieren kann.
  • Es ist bevorzugt, dass zumindest die zweite Kommunikationseinheit so ausgebildet ist, dass sie wenigstens eine Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit aufweist, insbesondere als Tabelleneinheit ausgebildet, welche mindestens einer definierten Anweisungsidentifikation eines Identifikationspakets den Inhalt einer oder mehrerer Speicherzellen der zweiten Kommunikationseinheit zur Ausführung einer definierten, zumindest teilweise in dieser wenigstens einen Speicherzelle hinterlegten, Anweisung zuordnet. Diese Anweisung umfasst dabei besonders bevorzugt zumindest ein Kommandopaket, wenigstens ein Adresspaket und ein oder mehrere Datenpakete.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass das Kommandopaket zumindest eine Information darüber enthält, ob ein Lese- oder Schreibezugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein Einzel- oder Mehrfachzugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein direkter oder indirekter Speicherzugriff durchgeführt werden soll.
  • Es ist bevorzugt, dass das Datenübertragungsprotokoll und zumindest die zweite Kommunikationseinheit so ausgelegt sind, dass der Inhalt der einen oder mehreren Speicherzellen der zweiten Kommunikationseinheit, die mittels der Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit einer definierten Anweisungsidentifikation zugeordnet sind, durch Empfang und Interpretation definierter Pakete bzw. zumindest einer definierten Botschaft, insbesondere zumindest eines definierten Kommandopakets, eines oder mehrerer definierter Adresspakete und eines oder mehrerer definierter Datenpakete, seitens der zweiten Kommunikationseinheit zumindest teilweise überschrieben wird. Hierdurch kann die Anweisung, welche einer definierten Anweisungsidentifikation zugeordnet ist, geändert bzw. überschrieben werden.
  • Das Verfahren ist vorzugsweise weiterentwickelt, indem die erste Kommunikationseinheit zu Beginn eines definierten, insbesondere in sich abgeschlossenen, Kommunikationsvorgangs mit zumindest der zweiten Kommunikationseinheit, ein Synchronisationspaket über wenigstens die erste Datenleitung wenigstens an die zweite Kommunikationseinheit überträgt. Alternativ vorzugsweise oder insbesondere zusätzlich überträgt die zweite Kommunikationseinheit zu Beginn eines eigenen Sendevorgangs ein Synchronisationspaket zumindest an die erste Kommunikationseinheit.
  • Es ist bevorzugt, dass in einem definierten Kommunikationsvorgang zusätzlich, insbesondere anschließend, eine Botschaft von der ersten Kommunikationseinheit an die zweite Kommunikationseinheit und/oder eine Botschaft von der zweiten Kommunikationseinheit an die erste Kommunikationseinheit über wenigstens die erste Datenleitung übertragen wird.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Identifikationspaket zumindest von der zweiten Kommunikationseinheit als Teilnehmeridentifikation oder Anweisungsidentifikation interpretiert wird, wonach sich die zweite Kommunikationseinheit selbst in einen definierten Betriebsmodus versetzt und/oder auf weitere Pakete wartet und/oder wonach die zweite Kommunikationseinheit eine definierte Antwort an die erste Kommunikationseinheit überträgt und/oder eine interne Aktivität selbsttätig veranlasst und ausführt, wobei diese interne Aktivität insbesondere das Speichern eines definierten Datums oder mehrerer definierter Daten an einer oder mehreren definierten Speicheradressen umfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass wenigstens die zweite Kommunikationseinheit zumindest eine definierte Anweisungsidentifikation eines Identifikationspakets mittels einer Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit einer Anweisung zuordnet und diese ausführt, welche als Inhalt einer oder mehrerer Speicherzellen in der zweiten Kommunikationseinheit hinterlegt ist, wobei diese Anweisung insbesondere zumindest aus einem Datum entsprechend einem Kommandopaket, aus zumindest einem Datum entsprechend wenigstens einem Adresspaket und aus einem oder mehreren Daten entsprechend mindestens einem Datenpaket besteht.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Kommunikationseinheit in einem ersten Datenübertragungsmodus ein Datensignal und ein Datenanforderungssignal/Taktsignal im Wesentlichen gleichzeitig und/oder das Taktsignal eingebettet in das Datensignal und/oder ein gemeinsames Daten-Taktsignal über die erste Datenleitung zumindest an die zweite Kommunikationseinheit überträgt.
  • Zumindest die zweite Kommunikationseinheit weist vorzugsweise eine Speicherverwaltung auf, welche Adressdaten umfasst, die jeweils definierte Speicherzellen der zweiten Kommunikationseinheit referenzieren.
  • Es ist bevorzugt, dass nach Empfang eines Kommandopakets, welches einen indirekten Speicherzugriff anzeigt, die Adressinformation des nachfolgenden Adresspakets auf eine Speicherzelle verweist, in welcher die Adressinformation einer anderen Speicherzelle hinterlegt ist, auf welche der Speicherzugriff erfolgt bzw. auf welche der Speicherzugriff durchgeführt wird.
  • Es ist zweckmäßig, dass zur Referenzänderung für einen indirekten Speicherzugriff, die Adressinformation, welche in einer bestimmten Speicherzelle hinterlegt ist, überschrieben wird. Dabei referenziert diese Adressinformation insbesondere auf eine andere Speicherzelle. Solch eine Referenzänderung wird besonders bevorzugt im Rahmen eines definierten Kommunikationsvorgangs durchgeführt.
  • Eine Änderung einer definierten Anweisung, die einer Anweisungsidentifikation zugeordnet ist und/oder eine Referenzänderung wird/werden bevorzugt zur Laufzeit im Rahmen eines oder mehrerer definierter Kommunikationsvorgänge durchgeführt.
  • Das Kommunikationssystem weist vorzugsweise ein Datenübertragungsprotokoll auf, gemäß welchem zumindest in einem zweiten Datenübertragungsmodus zur synchronen Datenübertragung die erste Kommunikationseinheit mindestens einmal ein Datenanforderungssignal oder ein Taktsignal über die erste Datenleitung an die zweite Kommunikationseinheit überträgt und die zweite Kommunikationseinheit ein Datensignal als Antwort auf das Datenanforderungssignal oder das Taktsignal über die erste Datenleitung an die erste Kommunikationseinheit überträgt.
  • Die erste Kommunikationseinheit und zumindest die zweite Kommunikationseinheit sind bevorzugt über die erste Datenleitung als einzige Datenleitung miteinander verbunden.
  • Die relativ geringe Anzahl an Leitungen, insbesondere Datenleitungen, besonders bevorzugt einer einzigen Datenleitung, aufgrund des zweiten und/oder ersten Datenübertragungsmodus ermöglicht signifikante Kosteneinsparungen gegenüber Kommunikationssystemen mit mehreren Datenleitungen.
  • Unter einer Übertragung eines Datensignals und/oder eines anderen Signals über eine Leitung, insbesondere über die erste Datenleitung, wird vorzugsweise ein Senden des Signals über die Leitung und/oder ein Anlegen des Signals an die Leitung verstanden.
  • Unter einem Taktsignal wird bevorzugt ein Clocksignal verstanden und unter einer Taktgebereinheit eine Clock bzw. Clockeinheit.
  • Das Datenübertragungsprotokoll ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das Datensignal der zweiten Kommunikationseinheit bezüglich des zweiten Datenübertragungsmodus eine definierte Anzahl an Bits umfasst, insbesondere genau ein Bit.
  • Es ist bevorzugt, dass das Datenübertragungsprotokoll bezüglich des zweiten Datenübertragungsmodus so ausgebildet ist, dass eine Botschaft, welche insbesondere wenigstens eine definierte, separat interpretierbare Information umfasst, der zweiten Kommunikationseinheit an die erste Kommunikationseinheit mehrere Datensignale umfasst. Besonders bevorzugt umfasst diese Botschaft genau eine Information.
  • Unter einer Botschaft wird beispielsweise ein codierter Wert einer durch ein Sensorelement erfassten physikalischen Größe oder ein Betriebsparameter eines Sensors oder Aktors verstanden.
  • Das Datenübertragungsprotokoll ist zumindest bezüglich des zweiten Datenübertragungsmodus bevorzugt so ausgebildet, dass das Taktsignal der ersten Kommunikationseinheit und das Datensignal der zweiten Kommunikationseinheit im Wesentlichen gleichzeitig über die erste Datenleitung übertragen werden.
  • Es ist zweckmäßig, dass die erste Kommunikationseinheit und zumindest die zweite Kommunikationseinheit über eine zusätzliche Masseleitung bzw. eine Bezugspotentialleitung und/oder über eine zusätzliche Energieversorgungsleitung miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt wird außerdem die erste Datenleitung zusätzlich auch als Energieversorgungsleitung genutzt, was im Folgenden als Zwei-Draht-Schnittstelle bezeichnet wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das Datenübertragungsprotokoll zumindest bezüglich des zweiten Datenübertragungsmodus so ausgebildet ist, dass das Datensignal als Ausgangssignal der zweiten Kommunikationseinheit und das Taktsignal oder das Datenanforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit auf der ersten Datenleitung überlagert werden oder dass das Datensignal der zweiten Kommunikationseinheit das Taktsignal oder das Datenanforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit auf der ersten Datenleitung übersteuert, wobei das Datensignal insbesondere den Signalwert auf der ersten Datenleitung bestimmt.
  • Vorzugsweise weist wenigstens die zweite Kommunikationseinheit keine eigene Taktgebereinheit auf oder sie weist eine Taktgebereinheit auf, welche nicht synchron zu einer Taktgebereinheit der ersten Kommunikationseinheit arbeitet und/oder welche im Vergleich zur Taktgebereinheit der ersten Kommunikationseinheit eine geringere Taktpräzision bzw. größere Taktschwankungen aufweist.
  • Die zweite Kommunikationseinheit ist bevorzugt so ausgebildet, dass ihre Antwortzeit auf das Datenanforderungssignal oder das Taktsignal der ersten Kommunikationseinheit innerhalb eines definierten Zeitintervalls liegt, welches insbesondere kleiner bzw. kürzer ist als die Periodendauer oder ein Vielfaches der Periodendauer des Taktsignals der ersten Kommunikationseinheit und/oder des Takts der Taktgebereinheit der ersten Kommunikationseinheit. Besonders bevorzugt ist wenigstens die zweite Kommunikationseinheit bzw. eine erste Slaveeinheit so ausgebildet, dass diese eine garantierte Antwortzeit auf wenigstens ein definiertes Signal der ersten Kommunikationseinheit aufweist und dadurch echtzeitfähig ist.
  • Die erste Kommunikationseinheit weist vorzugsweise einen Datenausgang bzw. Datenausgangsanschluss auf, welcher mit der ersten Datenleitung direkt oder indirekt verbunden ist, wobei an diesem Datenausgang bzw. Datenausgangsanschluss das Taktsignal oder Datenanforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit bereitgestellt bzw. angelegt wird.
  • Unter dem Namen "Serial Peripheral Interface" ist ein Serieller-Datenbus-Standard bekannt, welcher eine bidirektionale, synchrone und serielle Datenübertragung zwischen einer Mastereinheit und verschiedenen Slaveeinheiten zulässt. Dabei umfasst ein entsprechendes Kommunikationssystem allerdings wenigstens drei Leitungen zwischen der Mastereinheit und einer ersten Slaveeinheit für eine bidirektionale Datenübertragung, nämlich zwei Datenleitungen und eine Taktleitung. Bei mehreren Slaveeinheiten benötigt jede dieser Einheiten eine zusätzliche Selektleitung zur Mastereinheit.
  • Das Kommunikationssystem ist bevorzugt als modifiziertes Serial-Peripheral-Interface-Kommunikationssystem mit verminderter Leitungszahl ausgebildet, insbesondere mit genau einer Informationsübertragungsleitung - der ersten Datenleitung, wobei wenigstens die erste Kommunikationseinheit und/oder zumindest die zweite Kommunikationseinheit im Wesentlichen einem Serial-Peripheral-Interface-Standard genügend ausgebildet sind. Die erste Kommunikationseinheit weist diesbezüglich insbesondere wenigstens einen Datenanschluss und einen Taktanschluss auf, welche taktsynchron betrieben werden bzw. welche einer gemeinsamen Taktgebereinheit zugeordnet sind. Alternativ weist die erste Kommunikationseinheit zwei Datenanschlüsse auf, von denen ein Datenanschluss als Dateneingang und ein Datenanschluss als Datenausgang betrieben wird, wobei die Datenanschlüsse synchron zueinander betrieben werden. Die erste Kommunikationseinheit weist besonders bevorzugt einen Datenausgang und einen Dateneingang auf, wobei diese gemeinsam direkt oder indirekt mit der ersten Datenleitung verbunden sind.
  • Das Kommunikationssystem weist vorzugsweise zumindest eine Umschalteinheit auf, die so ausgebildet und angeschlossen ist, dass mit ihr zwischen einem Betrieb ohne separate Taktleitung zumindest zwischen erster und zweiter Kommunikationseinheit und einem Betrieb gemäß dem Serial-Peripheral-Interface-Standard mit separater Taktleitung wenigstens zwischen erster und zweiter Kommunikationseinheit umgeschaltet werden kann. Die Umschalteinheit wird insbesondere durch die erste Kommunikationseinheit angesteuert, wobei diese besonders bevorzugt einen zusätzlichen Umschaltanschluss aufweist und dieser Umschaltanschluss ganz besonders bevorzugt mit der Umschaltleitung über wenigstens eine Verbindungsleitung verbunden ist.
  • Die erste Kommunikationseinheit und/oder die zweite Kommunikationseinheit weisen vorzugsweise eine Push-Pull-Stufe mit einem High-Side-Treiber und einem Low-Side-Treiber oder einen High-Side-Treiber mit einem optionalen Pull-Down-Widerstand oder einen Low-Side-Treiber mit einem optionalen Pull-Up-Widerstand auf. Insbesondere weisen jeweils die erste und die zweite Kommunikationseinheit eine Push-Pull-Stufe, welche bevorzugt auch als Gegentaktstufe bezeichnet wird, zum Anlegen eines jeweiligen Ausgangssignals an die erste Datenleitung auf. Unter einem High-Side-Treiber wird dabei besonders bevorzugt eine elektronische Schaltung verstanden, welche ein aktiv geschaltetes "High"-Signal an die erste Datenleitung anlegt und/oder eine elektrische Größe auf der ersten Datenleitung auf einen definierten "High"-Wert einstellt. Unter einem Low-Side-Treiber wird dabei besonders bevorzugt entsprechend eine elektronische Schaltung zur Einstellung eines aktiv geschalteten "Low"-Signals bzw. "Low"-Signalwertes bzw. ein Anlegen eines elektrischen Potentials, im Wesentlichen entsprechend eines Massepotentials, verstanden.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste und wenigstens die zweite Kommunikationseinheit sowie das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet sind, dass das Datensignal und/oder das Datenanforderungssignal oder das Taktsignal über definierte Strom- und/oder Spannungswerte oder durch optische Datenübertragung auf der ersten Datenleitung übertragen werden. Dabei ist vorgesehen, dass das Datensignal und/oder das Datenanforderungssignal oder das Taktsignal mittels einer definierten Signalform, umfassend mindestens eine definierte Signalflanke und/oder wenigstens einen Signalimpuls und/oder zumindest eine Signalimpulspause, codiert sind.
  • Es ist zweckmäßig, dass die erste Kommunikationseinheit als Mastereinheit und die zweite Kommunikationseinheit als Slaveeinheit ausgebildet sind und insbesondere das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass der zweite Datenübertragungsmodus als Slave-Sende-Datenübertragungsmodus ausgelegt ist und/oder der erste Datenübertragungsmodus als Master-Sende-Datenübertragungsmodus.
  • Die erste Kommunikationseinheit ist vorzugsweise mit wenigstens der zweiten Kommunikationseinheit über eine Zwei-Draht-Schnittstelle verbunden, über welche unidirektional oder bidirektional Informationen, insbesondere stromcodiert, übertragen werden. Insbesondere wird dabei die zweite Kommunikationseinrichtung über diese Zwei-Draht-Schnittstelle mit elektrischer Energie versorgt.
  • Die zweite Kommunikationseinheit ist vorzugsweise in eine Sensor- und/oder Aktoreinheit integriert.
  • Das Kommunikationssystem umfasst zweckmäßigerweise mehrere "Slave"-Kommunikationseinheiten, welche jeweils im Wesentlichen entsprechend der zweiten Kommunikationseinheit ausgebildet sind und insbesondere jeweils mittels einer einzigen Datenleitung mit der ersten Kommunikationseinheit verbunden sind.
  • Es ist bevorzugt, dass die zweite Kommunikationseinheit gemäß des zweiten Datenübertragungsmodus das Datensignal als Antwort auf das Datenanforderungssignal oder das Taktsignal der ersten Kommunikationseinheit innerhalb eines definierten Zeitintervalls sendet, welches insbesondere kleiner ist als die Periodendauer oder ein Vielfaches der Periodendauer des Taktsignals der ersten Kommunikationseinheit und/oder des Takts einer Taktgebereinheit der ersten Kommunikationseinheit.
  • Unter einem Synchronisationspaket wird zweckmäßigerweise ein eindeutig identifizierbar ausgebildetes Signal und/oder eine entsprechende Signal-/Datenfolge verstanden, die so ausgebildet ist, dass aus ihrem Auftreten bzw. dem jeweiligen Empfangszeit- oder Sendezeitpunkt oder ihrer Ausbildung eine Synchronisationsinformation gewonnen werden kann, mittels derer zumindest eine Kommunikationseinheit ihre eigene Kommunikation mit der anderen Kommunikationseinheit, von welcher das Synchronisationspaket stammt, synchronisieren kann.
  • Es ist bevorzugt, dass in einem definierten Kommunikationsvorgang, insbesondere anschließend, ein Synchronisationspaket und/oder ein Identifikationspaket und/oder ein Kommandopaket und/oder ein Adresspaket von der ersten Kommunikationseinheit an zumindest die zweite Kommunikationseinheit über die erste Datenleitung übertragen wird. Mittels des Identifikationspakets kann die erste Kommunikationseinheit insbesondere jederzeit die Kommunikationsteilnehmer auswählen. Mittels des Sendens eines Synchronisationspakets kann insbesondere jederzeit ein neuer Kommunikationsvorgang eingeleitet werden. Außerdem kann durch das Synchronisationspaket die Datenübertragungsgeschwindigkeit/-rate angepasst werden. Durch das Identifikationspaket kann beispielsweise die spezifische Auswahl von Kommunikationsteilnehmern innerhalb eines Kommunikationsvorgangs definiert werden.
  • Am Ende eines definierten Kommunikationsvorgang wird zweckmäßigerweise ein Endungspaket übertragen, welches insbesondere eine Prüfsumme umfasst, damit eine fehlerhaft übertragene Botschaft identifiziert werden kann.
  • Es ist zweckmäßig, dass in einem definierten Kommunikationsvorgang zusätzlich, insbesondere anschließend, eine Botschaft von der ersten Kommunikationseinheit an die zweite Kommunikationseinheit gemäß des ersten Datenübertragungsmodus und/oder eine Botschaft von der zweiten Kommunikationseinheit an die erste Kommunikationseinheit, gemäß des ersten Datenübertragungsmodus, über die erste Datenleitung übertragen wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das Synchronisationspaket ein eindeutig identifizierbares Startblocksignal umfasst, welches insbesondere eine Start-Impulspause definierter Länge und einen Start-Impuls definierter Länge aufweist und/oder ein Start-Impuls-Start-Impulspausen-Signal aufweist, wobei das Zeitdauerverhältnis von Start-Impuls zu Start-Impulspause eine definierte, insbesondere eindeutig identifizierbare, Größe aufweist und/oder welches eine eindeutig identifizierbare Folge von Start-Impulsen und Start-Impulspausen mit jeweils definierter Dauer aufweist. Besonders bevorzugt ermittelt wenigstens die zweite Kommunikationseinheit aus dem eindeutig identifizierbaren Startblocksignal eine Taktreferenzgröße und führt ganz besonders bevorzugt anschließend mittels dieser Taktreferenzgröße eine Anpassung des eigenen definierten Datenanforderungssignal/Taktsignal-Antwortsignal-Zeitintervalls bzw. eine Anpassung der eigenen Antwortzeit durch.
  • Das Identifikationspaket umfasst bevorzugt eine Information, ob der aktuelle Kommunikationsvorgang sämtliche weiteren Kommunikationseinheiten ("broadcast message"), insbesondere alle mit der sendenden Kommunikationseinheit verbundenen Slave-Einheiten, eine oder mehrere einzelne Kommunikationseinheiten, beispielsweise lediglich die zweite Kommunikationseinheit betrifft und diese weitere Informationen zu erwarten haben oder ob eine oder mehrere oder sämtliche weiteren Kommunikationseinheiten eine oder mehrere definierte interne Aktivitäten bzw. Aktionen ausführen sollen ("EID" bzw. "event ID"), wodurch eine oder mehrere solcher interner Aktivitäten synchron veranlasst werden können. Mittels des Identifikationspakets kann somit zur Laufzeit bzw. flexibel innerhalb eines Kommunikationsvorgangs zwischen verschiedenen Kommunikationstypen gewählt werden. Außerdem können die Kommunikationsteilnehmer bzw. die Adressaten der Kommunikation bzw. des jeweiligen Kommunikationsvorgangs definiert werden.
  • Das Kommandopaket umfasst bevorzugt eine Information bezüglich der Art des Zugriff der ersten Kommunikationseinheit auf die zweite Kommunikationseinheit oder umgekehrt und dabei insbesondere ob ein Lesezugriff und/oder ein Schreibzugriff durchgeführt werden soll. Dabei definiert das Kommandopaket besonders bevorzugt, ob ein direkter oder indirekter Speicherzugriff über einen Adresszeiger erfolgt. Zusätzlich definiert das Kommandopaket ganz besonders bevorzugt ob auf eine oder mehrere Speicheradressen zugriffen werden soll und/oder ob ein wahlfreier Zugriff ("random access" bei einer Speicheradresse oder "random burst" bei mehreren Speicheradressen) oder ein linearer bzw. inkrementeller Speicherzugriff ("incremental burst" für mehrere Speicheradressen) oder ein bit-weiser Zugriff ("read-modify-write") oder ein impliziter Zugriff ("inherent"), bei welchem die eine oder die mehreren Speicheradressen Teil des Kommandos bzw. Befehls sind, durchgeführt werden soll. Durch diese Art des Kommandopakets, welches zumindest einen der obig beschriebenen Zugriffe definiert, kann ein flexibler Zugriff zur Laufzeit bzw. innerhalb eines Kommunikationsvorgangs durchgeführt werden, wobei dieser Zugriff in Form des Kommandopakets je nach Betriebszustand durch die erste Kommunikationseinheit bzw. die Mastereinheit angepasst werden kann.
  • Das wenigstens eine Adresspaket, welches bevorzugt nach zumindest einem Kommandopaket übertragen wird, definiert bzw. umfasst die Information der einen oder der mehreren Speicheradressen, auf welche ein Lese- und/oder Schreibzugriff erfolgen soll.
  • Die Botschaft ("message") umfasst bevorzugt ein Datum oder mehrere Daten bzw. Datenpakete, wobei diesem Datum/ diesen Daten bzw. Datenpakten insbesondere jeweils mehrere entsprechende Datensignale zugeordnet sind, welche über die erste Datenleitung übertragen werden.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass zunächst optional ein Synchronisationspaket übertragen wird, danach ein oder mehrere Identifikationspakete, insbesondere ein einziges Identifikationspaket, anschließend ein oder mehrere Kommandopakete, insbesondere ein einziges Kommandopaket, danach ein oder mehrere Adresspakete, anschließend eine Botschaft, umfassend ein oder mehrere Datenpakete, oder mehrere Botschaften, insbesondere eine Botschaft von der ersten Kommunikationseinheit an die Zweite und/oder eine Botschaft von der zweiten Kommunikationseinheit an die Erste, und optional zum Schluss ein Endungspaket über die erste Datenleitung übertragen werden.
  • Innerhalb eines Kommunikationsvorgangs werden bevorzugt einzelne oder sämtliche Pakete oder Teile eines Pakets, beispielsweise das Identifikationspaket und/oder ein oder mehrere Datenpakete, redundant übertragen bzw. gesendet, wodurch die Zuverlässigkeit des Kommunikationsvorgangs gesteigert werden kann. Die Kommunikationseinheiten und/oder das Datenübertragungsprotokoll sind insbesondere für solche redundanten Daten- bzw. Paketübertragungen ausgelegt.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt innerhalb eines Kommunikationsvorgangs eine redundante invertierte Daten-Übertragung, beispielsweise einer Botschaft, indem durch Zugriff, insbesondere mittels des Kommandopakets, auf redundante DatenQuellen (gleicher Inhalt von mindestens zwei unterschiedlichen Datenquellen), bei welchen mindestens eine den redundanten Inhalt in einer abweichenden Form bzw. Codierung (z.B. invertiert) vorhält, eine mehrfache Übertragung eines Dateninhalts in unterschiedlicher Form stattfindet. Bevorzugt erfolgt innerhalb eines Kommunikationsvorgangs eine redundante Übertragung des Identifikationspakets, indem eine Absicherung der Aktivitäten der zu synchronisierenden Kommunikationseinheiten durch redundantes Übertragen der "Event ID" durch die erste Kommunikationseinheit stattfindet.
  • Alternativ vorzugsweise erfolgt innerhalb eines Kommunikationsvorgangs eine redundante invertierte Übertragung des Identifikationspakets, indem eine Absicherung der Aktivitäten der zu synchronisierenden Kommunikationseinheiten durch redundantes Übertragen der "Event ID" durch die erste Kommunikationseinheit derart stattfindet, dass die redundant zu übertragenden "Event ID's" in unterschiedlicher Form (z.B. invertiert) übertragen werden.
  • Vorzugsweise werden zwei redundant übertragene Pakete bzw. ein redundantes Paket-Paar zu einem gemeinsamen Paket zusammengefasst und insbesondere gemeinsam übertragen, besonders bevorzugt zumindest über die erste Datenleitung.
  • Bevorzugt erfolgt innerhalb eines Kommunikationsvorgangs die Übertragung einer Statusinformation, indem die Kommunikationseinheit, auf welche ein Zugriff erfolgt, beispielsweise die zweite Kommunikationseinheit, durch Übertragung von Status Informationen, der Einheit von der der Zugriff erfolgt, beispielsweise die erste Kommunikationseinheit, Informationen über den Zustand der die Daten übertragenden Einheit und/oder die Gültigkeit der Daten selbst mitteilt. Insbesondere erfolgt die Übertragung einer konfigurierbaren Status-Information, indem die Kommunikationseinheit, auf die ein Zugriff erfolgt, durch Übertragung von Status-Informationen innerhalb des Kommunikationsvorgangs, der Kommunikationseinheit von der der Zugriff erfolgt, Informationen über den Zustand der die Daten übertragenden Einheit oder die Gültigkeit der Daten selbst mitteilt und die Art und/oder Anzahl der zu übertragenden Status Informationen konfigurierbar sind. Besonders bevorzugt erfolgt die Übertragung von zur Laufzeit konfigurierbare Status-Information, indem die Kommunikationseinheit, auf die ein Zugriff erfolgt, durch Übertragung von Status-Informationen innerhalb des Kommunikationszyklus, der Kommunikationseinheit von der der Zugriff erfolgt, Informationen über den Zustand der die Daten übertragenden Einheit oder die Gültigkeit der Daten selbst mitteilt und die Art und/oder Anzahl der zu übertragenden Status Informationen von dem Inhalt einer Speicherzelle der Kommunikationseinheiten auf die der Zugriff erfolgt abhängt, welche durch mindestens eine andere Kommunikationseinheit zur Laufzeit änderbar ist.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt innerhalb eines Kommunikationsvorgangs die Übertragung eines Echos indem die Einheit auf die der Zugriff erfolgt durch zumindest teilweise Wiederholung der durch die zugreifende Einheit übertragenen Informationen den korrekten Empfang quittiert insbesondere erfolgt eine Übertragung eines Echos des Identifikationspakets und/oder des Kommandopakets und/oder des Adresspakets und/oder des Endungspakets, indem die Kommunikationseinheit, auf welche der Zugriff erfolgt, beispielsweise die zweite Kommunikationseinheit durch das Übertragen einer zumindest teilweisen Wiederholung des entsprechenden Pakets an die erste Kommunikationseinheit den Empfang des entsprechenden Pakets quittiert bzw. bestätigt.
  • Das Endungspaket wird bevorzugt als Echo der einen Kommunikationseinheit, auf welche zugegriffen wurde, beispielsweise die zweite Kommunikationseinheit, wieder an die erste Kommunikationseinheit übertragen, wobei dieses Echo eine zumindest teilweise Wiederholung umfasst und/oder auf Basis der ursprünglich übertragenen Daten/Pakete gebildeten bzw. berechneten Prüfdaten. Alternativ vorzugsweise wird das Endungspaket von der zugreifenden Einheit, beispielsweise der ersten Kommunikationseinheit, an die andere/n Kommunikationseinheit/en als zumindest teilweise Wiederholung und/oder Prüfdatenpaket am Ende eines Kommunikationsvorgangs übertragen.
  • Es ist bevorzugt, dass innerhalb eines Kommunikationsvorgangs eine Zeitreferenz zur Bestimmung des Alters eines Datums übertragen wird, indem die Einheit auf die der Zugriff erfolgt, beispielsweise die zweite Kommunikationseinheit, eine Zeitinformation bzgl. des Alters von Daten bildet und diese mit den Daten an die zugreifende Einheit überträgt.
  • Bevorzugt wird innerhalb eines Kommunikationsvorgangs ein Zähler einer internen Zeitreferenz übertragen, indem die Einheit auf die der Zugriff erfolgt eine Zeitinformation bzgl. des Alters von Daten bildet und diese mit den Daten an die zugreifende Einheit überträgt, wobei die Zeitinformation durch Zählen von K2-internen Ereignissen (z.B. interner Timer) gebildet wird. Alternativ vorzugsweise wird ein Zähler einer externen Zeitreferenz (MSG-CNT) übertragen, indem die Einheit auf die der Zugriff erfolgt eine Zeitinformation des Alters von Daten bildet und diese mit den Daten an die zugreifende Einheit überträgt, wobei die Zeitinformation durch Zählen von bezüglich der Einheit, auf welche der Zugriff erfolgt, beispielsweise die zweite Kommunikationseinheit, externen Ereignissen (z.B. Anzahl der erkannten Kommunikationszyklen) gebildet wird.
  • Die erste Kommunikationseinheit bzw. Mastereinheit wird vorzugsweise von einem Steuergerät und/oder einer elektronischen Kontrolleinheit umfasst und wenigstens die zweite Kommunikationseinheit bzw. erste Slaveeinheit insbesondere von einem Sensor und/oder Aktuator und/oder einer anderen elektronischen Kontrolleinheit.
  • Das Datenübertragungsprotokoll definiert zweckmäßigerweise eine digitale Schnittstelle, welche Möglichkeiten zur Steigerung der Datenübertragungsrate zwischen Komponenten bzw. erster und zweite Kommunikationseinheit bzw. Master- und Slaveeinheit/en bietet, bei denen neben Nutzdaten auch Zusatzdaten zur Absicherung der Signalaufbereitung und des Datentransfers übermittelt werden können. Neben den Möglichkeiten die Sicherheit, Störfestigkeit und Robustheit der Datenübertragung zu steigern, bieten digitale Schnittstellen größere Flexibilität und Skalierbarkeit als zum Beispiel analoge Schnittstellen. Durch die sequenzielle Datenübertragung und die entsprechend geringe Anzahl der Verbindungsleiter bzw. Datenleitungen, insbesondere der einzigen Datenleitung, können Kosten für die Schnittstellenanbindung reduziert und potentielle Fehlerquellen durch Kontaktprobleme minimiert werden.
  • Die hier beschriebene Erfindung ermöglicht insbesondere die Anbindung von Sensoren, Aktuatoren und Steuergeräten bei minimaler Anzahl an Verbindungs- und Kommunikationsleitungen. Hierbei bestehen alle Vorzüge einer bidirektionalen digitalen Datenübertragung in Richtung Übertragungssicherheit, Störfestigkeit, Robustheit und Flexibilität bei reduzierten Kosten durch die geringe Hardwarekomponentenanzahl und Standard-Hardwarekomponenten (Standard-Serial-Peripheral-Interface-Modul), was außerdem den Softwareaufwand/ Codeoverhead und die Rechenlaufzeit reduziert.
  • Die Erfindung betrifft entsprechend außerdem bevorzugt eine Kommunikationseinheit und/oder ein Datenübertragungsverfahren für eine bidirektionale, serielle Datenkommunikation zwischen der ersten Kommunikationseinheit/ Mastereinheit, insbesondere als Mikrocontroller ausgebildet, und der zweiten Kommunikationseinheit/ ersten Slaveeinheit, insbesondere als Sensor oder Aktuator ausgebildet, mit einer Standard-Serial-Peripheral-Interface-Schnittstelle. Durch Reduzierung auf nur eine Signalleitung bei Beibehaltung der kompletten Funktionalität erhält man eine kosten- und entwicklungseffiziente Schnittstellenimplementierung. Die Kompatibilität zum standardisierten synchronen Serial-Peripheral-Interface, die auf den meisten konventionellen Mikrocontrollern mit 3 Signalleitungen + Slave-Select-Leitung verfügbar ist, ist auch mit dieser einen Signalleitung bzw. der ersten/einzigen Datenleitung möglich und kann vorzugsweise ohne zusätzliche logische/elektronische Komponenten oder Bustreiber realisiert werden. Bei der digitalen Datenübertragung wird gegenüber der analogen oder quasidigitalen Übertragung das Signal nicht verfälscht, weshalb auch andere Nutzdaten verlustfrei übertragen werden können. Die durch die digitale bzw. verlustfreie Datenübertragung weggefallenen Toleranzen können beim Design und bei der Serienproduktion von Sensoren und Aktuatoren anderweitig verteilt werden, was sich kostenreduzierend auswirkt.
  • Das Kommunikationssystem weist bevorzugt an mindestens einem Aus-/Eingang wenigstens der zweiten Kommunikationseinheit und/oder an wenigstens einem Aus-/Eingang aller Slaveeinheiten und/oder der der ersten Kommunikationseinheit eine Überspannungs-Schutzdiode bzw. "Transient Voltage Suppressor Diodes (TVS)" auf, welche die ESD-Robustheit des Systems steigern.
  • Zweckmäßigerweise weist das Kommunikationssystem Kondensatoren an Signalleitungen bzw. zumindest an der ersten Datenleitung auf, welche die Anstiegs- und Fallzeiten der Signalflanken und somit die ausgesendete Störabstrahlung in wünschenswerter bzw. definierter Weise beeinflussen.
  • Um einen "idle high voltage level" der ersten Kommunikationseinheit zu gewährleisten, beispielsweise bei einer Initialisierung, weist diese bevorzugt einen "pull up"-Widerstand auf, welcher den Signalwert auf der ersten Datenleitung auf einen definierten "High"-Pegel einstellt, im Fall dass kein Kommunikationsteilnehmer Daten über die erste Datenleitung überträgt.
  • Das Kommunikationssystem weist zweckmäßigerweise lediglich eine einzelne Mastereinheit als erste Kommunikationseinheit und keine separate Taktübertragungsleitung auf.
  • Die erste Kommunikationseinheit/ Mastereinheit ist bevorzugt mit einer elektronischen Kontrolleinheit ECU verbunden, insbesondere in diese integriert. Die ECU empfängt besonders bevorzugt die von der Mastereinheit empfangenen Daten und wertet diese aus.
  • Es ist zweckmäßig, dass gemäß Datenübertragungsprotokoll das Datenanforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit periodisch mit undefinierter Taktzeit oder sporadisch an zumindest die zweite Kommunikationseinheit über die erste Datenleitung übertragen wird.
  • Es ist bevorzugt, dass gemäß Datenübertragungsprotokoll das Datenanforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit als Taktquelle für den Datentransfertakt und insbesondere als Taktquelle für zumindest eine taktungenaue weitere Kommunikationseinheit verwendet wird.
  • Das Datenanforderungssignal wird bevorzugt von der ersten Kommunikationseinheit auf der ersten Datenleitung/ gemeinsamen Verbindungsleitung ausgegeben bzw. an diese angelegt. Die zweite Kommunikationseinheit erkennt das Datenanforderungssignal und steuert ihrerseits ein entsprechendes Bit des Datensignals auf der gemeinsamen ersten Datenleitung an. Sobald die zweite Kommunikationseinheit das Anforderungssignal der ersten Kommunikationseinheit erkannt hat, darf das Senden des Datensignals der zweiten Kommunikationseinheit, insbesondere unabhängig vom aktuellen Datenanforderungssignal beginnen. Bei einer "dominanten" Auslegung der zweiten Kommunikationseinheit entspricht das Summensignal auf der ersten Datenleitung zum Zeitpunkt der Datenübernahme durch die erste Kommunikationseinheit dem Datensignal der ersten Kommunikationseinheit, ohne dass das Datenanforderungssignal zwingend abgeschaltet werden muss. Hierbei können sowohl das Datenanforderungssignal als auch das Datensignal gleichzeitig aktiv sein.
  • Für die Übertragung ihrer Daten und Synchronisationssignale nutzen sowohl die erste Kommunikationseinheit als auch die zweite Kommunikationseinheit bevorzugt die gleiche physikalische Größe, beispielsweise Spannung oder Strom. Alternativ vorzugsweise werden unterschiedliche physikalische Größen verwendet.
  • Bevorzugt nutzen die erste und zweite Kommunikationseinheit die gleichen Werte bzw. Wertebereiche bzw. Pegel zur Signalübertragung. Alternativ vorzugsweise nutzen sie unterschiedliche Werte/ Wertebereiche/ Pegel.
  • Soll ein Slave zum Master und umgekehrt umkonfiguriert werden, so muss zweckmäßigerweise durch Umkonfigurierung der Ausgangsbeschaltung sichergestellt werden, dass ein Slave die Signale des Masters auf der Eindraht-Verbindungsleitung überschreiben kann. Danach kann der neue Master z.B. mit einem Standard-"serial-peripheral-interface"-Modul und der neue Slave mit einer OSPI-Konfiguration betrieben werden.
  • Unter dem Begriff OSPI versteht man vorzugsweise ein Eindraht serielles Peripher-Interface (one wire serial peripheral interface).
  • Weiterhin kann ein Slave bevorzugt auch über einen OSPI-Konverter betrieben werden, der den Takt aus dem Datensignal extrahiert und auf getrennten Leitungen zur Verfügung stellt. Somit können Slave-Kommunikationseinheiten mit Standard-"serial-peripheral-interface"-Modulen eingesetzt werden. Der Vorteil liegt darin, dass die Übertragung streckenweise auf zumindest eine Verbindungsleitung reduziert werden kann, die sowohl Daten als auch das Taktsignal enthält.
  • An einer Mastereinheit (Master) können bevorzugt ein oder mehrere Slaveeinheiten bzw. Slave-Kommunikationseinheiten bzw. Slaves angeschlossen werden, wobei einzelne Slave-Kommunikationseinheiten wiederum selbst Mastereinheiten für weitere untergeordnete Slave-Kommunikationseinheiten sein können. Hierzu sollten die ersten Slave-Kommunikationseinheiten, die als Master für untergeordnete Slaves verwendet werden, zweckmäßiger Weise über separate "serial-peripheral-interface"-/OSPI-Module oder über die Möglichkeit zur Abkopplung vom Primärbus und/oder zur Umkonfigurierung auf eine Master- bzw. Slave-Konfiguration verfügen.
  • Das elektronische Kommunikationssystem basiert bevorzugt auf einer seriellen, synchronen Datenübertragung und umfasst mindestens eine, die Kommunikation initiierenden erste Kommunikationseinheit bzw. Mastereinheit und mindestens eine darauf reagierenden zweite Kommunikationseinheit bzw. Slaveeinheit, wobei während der Kommunikation die Zeitbasis für die Übertragung der Datenelemente in beide Richtungen durch die, die Kommunikation initiierende Einheit, vorgegeben wird.
  • Das elektronische Kommunikationssystem ist vorzugsweise für den Einsatz im Automobil-Bereich ausgebildet.
  • Das elektronische Kommunikationssystem ist zweckmäßigerweise für sicherheitsrelevante Applikationen ausgebildet bzw. ausgelegt.
  • Das elektronische Kommunikationssystem umfasst bevorzugt einen synchronen oder alternativ vorzugsweise einen asynchronen Bus.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des elektronischen Kommunikationssystems in Kraftfahrzeugen. Insbesondere ist das Kommunikationssystem zur Anbindung von Sensoren, besonders bevorzugt Drucksensoren, und/oder Aktoren in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Alternativ vorzugsweise betrifft die Erfindung die Verwendung des elektronischen Kommunikationssystem und des Verfahrens in der Automatisierungstechnik.
  • Die stetig wachsende Anzahl von Sensoren, Aktuatoren, elektrischen Steuer- und Regelkomponenten innerhalb konventioneller Kraftfahrzeuge und die gleichzeitige Forderung nach erweiterten Funktionalitäten bei gleichen oder niedrigeren Kosten, erfordern flexible und anspruchsvolle Möglichkeiten zur Kommunikation von Steuergeräten und Sensoren/Aktuatoren.
  • Da viele dieser Komponenten im Automotive-Bereich auch maßgeblichen Einfluss auf die Fahrdynamik besitzen, müssen entsprechende Anforderungen an die Sicherheit und die Robustheit der Signale, Daten und Systeme eingehalten werden, welche das erfindungsgemäße Kommunikationssystem und Datenübertragungsverfahren insbesondere erfüllen.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
  • Es zeigen in schematischer Darstellung
    • Fig. 1
    ein beispielhaftes Datenübertragungsprotokoll mit einem bestimmten Datenformat bzw. Codeformat,
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel des Datenübertragungsprotokolls hinsichtlich eines Datenzugriffs durch die initiierende Einheit bzw. erste Kommunikationseinheit (Master), und
    Fig. 3
    die beispielhaften Grundlagen des Datenübertragungsprotokolls.
  • Fig. 1 zeigt die beispielhafte Ausbildung von Datenübertragungsvorgängen entsprechend des Datenübertragungsprotokolls, wobei eine Botschaft "message" von der ersten Kommunikationseinheit zur zweiten Kommunikationseinheit mittels des ersten Datenübertragungsmodus "master transmission" und von der zweiten Kommunikationseinheit zur ersten Kommunikationseinheit mittels des zweiten Datenübertragungsmodus "slave transmission" übertragen wird. Dabei umfasst die Botschaft jeweils mehrere Datenpakete DATA#n, welche hinsichtlich ihres Absenders, also Master oder Slave, unterscheidbar sind.
  • Zunächst sendet die erste Kommunikationseinheit bzw. die Mastereinheit ein Synchronisationspaket Frame Sync, welches zur Synchronisation der Kommunikation mit der zweiten Kommunikationseinheit bzw. der wenigstens ersten Slaveeinheit bzw. den weiteren Busteilnehmern dient und einen Kommunikationsvorgang einleitet. Danach folgt ein Identifikationspaket ID, welches entweder zur Identifizierung des Ziels mittels einer Teilnehmeridentifikation SID (slave ID) oder zur Identifikation einer auszuführenden Routine bzw. Anweisung mittels einer Anweisungsidentifikation dient EID (event ID). Ein EID-Identifikationspaket erzeugt beispielsweise keine weitere Kommunikation in direkter Weise, weil diesem Event zugeordnete Kommandos und Adressen in jedem Slave bereits hinterlegt sind. Für den Fall SID=0 weitere Informations bzw. Anweisungspakete an alle weiteren Busteilnehmer (broadcast message). Diese sind beispielsweise ein Kommandopaket, umfassend einen Schreibbefehl write CMD bei einem reinen Sendevorgang der Mastereinheit, Adresspakete ADDR#1, ADDR#2 sowie eine Botschaft in Form von Datenpaketen DATA#1 bis DATA#8. Abschließend umfasst die der Kommunikationsvorgang das Übertragen eines Endungspakets TRAIL, welches Prüfdaten aufweist.
  • Zusätzlich ist ein Kommunikationsvorgang veranschaulicht, bei dem eine Slave ID (identification) SID einer bestimmten Slaveeinheit als Identifikationspaket, welches als Teilnehmeridentifikation ausgebildet ist, von der Mastereinheit gesendet wird. Danach sendet die Mastereinheit einen Lesebefehl read CMD als Kommandopaket und zwei Adresspakete ADDR#1, ADDR#2. Anschließend antwortet die Slaveeinheit mit den an diesen Adressen abgelegten Daten und sendet diese Daten an die Mastereinheit. Dabei sendet die Mastereinheit Anforderungssignale DSYNC#1 bis DSYNC#8 zur Synchronisation der Datenübertragung der Slaveeinheit, auf welche die Slaveeinheit jeweils mit einem der Datenpakete DATA#1 bis DATA#8 antwortet. Diese Datenübertragung wird mit einem Endungspaket TRAIL abgeschlossen, welches ebenfalls als Antwort auf ein Anforderungspaket der Mastereinheit TSYNC von der Slaveeinheit gesendet wird.
  • Mastereinheit und Slaveeinheit kommunizieren beispielgemäß ausschließlich über die erste Datenleitung als einzige Datenleitung.
  • In Fig. 2 ist beispielhaft die Informations- und Signalverarbeitung einer zweiten Kommunikationseinheit bzw. einer Slaveeinheit im Zusammenwirken bzw. als Reaktion auf eine Botschaft der ersten Kommunikationseinheit bzw. der Mastereinheit veranschaulicht. Die Slaveeinheit erfasst dabei zu Beginn des Kommunikationsvorgangs ein nicht dargestelltes Synchronisationspaket bzw. Synchronisationssignal frame sync der Mastereinheit. Anschließend wird ein von der Mastereinheit gesendetes Identifikationspaket ID ausgewertet. Beinhaltet dies eine Anweisungsidentifikation bzw. eine Event ID EID, dann wird dieses Event anhand einer Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit, beispielgemäß eine als Tabelleneinheit im Slave hinterlegte EID command table, interpretiert und die entsprechende Anweisung bzw. Routine, wird mittels der hinterlegten bzw. mittels der seitens der Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit referenzierten Kommando- und Adresspakete sowie der gespeicherten Daten ausgeführt. Dabei findet diese Ausführung beispielgemäß innerhalb jeder an denselben Bus angeschlossenen Slaveeinheit statt, wobei die Slaveeinheiten nicht beispielsweise gemäß der definierten, bezüglich der Anweisungsidentifikation hinterlegten, Anweisung antworten, sondern mögliche Ergebnisse lediglich an definierten eigenen Speicheradressen abspeichern.
  • Beispielgemäß sind auch Anweisungsidentifikationen vorgesehen, welche nur von einer oder einer definierten Anzahl an Slaveeinheiten so interpretiert werden, dass eine definierte Anweisung ausgeführt wird.
  • Umfasst das Identifikationspaket eine Teilnehmeridentifikation Slave ID SID, welche aus einem oder mehreren Bits besteht, dann interpretiert die Slaveeinheit dies als noch unabgeschlossenen Kommunikationsvorgang mit der Mastereinheit und interpretiert das darauf folgende Kommandopaket CMD, welches die Information umfasst, ob ein Lese- oder Schreibzugriff erfolgen soll und ob dieser bezüglich einer direkten Adresse direct oder mittels eines Zeigers indirect erfolgt und ob dieser Speicherzugriff über den Zeiger "linear" bzw. inkrementell incremental burst oder "wahlfrei" random burst durchgeführt werden soll. Alternativ kann das Kommandopaket CMD einen Lese- oder Schreibezugriff aufweisen, bei welchem die Adresse impliziet enthalten ist "inherent" oder bei welchem ein bit-weiser Zugriff durchgeführt wird "read-modify-write".
  • Die Slaveeinheit umfasst beispielgemäß eine Speicherverwaltung mit Adresszeigern address pointer sowie einen Speicher, der Register und/oder RAM und/oder EEPROM und/oder eine andere Speicherart umfassen kann. Diese Speicherverwaltung ermöglicht beispielgemäß indirekte Speicherzugriffe.
  • Am Ende der Botschaft sendet die Mastereinheit oder die Slaveeinheit eine Botschaft bzw. Nutzdaten in Form von Datenpaketen DATA#1 bis DATA#n.
  • In Fig. 3 sind die Grundzüge des Datenübertragungsprotokolls beispielhaft veranschaulicht. In einem zweiten Datenübertragungsmodus D2 antwortet eine Slaveeinheit mit jeweils einem Datensignal auf ein Datenanforderungssignal der Mastereinheit. In einem ersten Datenübertragungsmodus D1 sendet lediglich die Mastereinheit Daten bzw. Datensignale, in welche jeweils ein Taktsignal eingebettet ist. Die Synchronisation zum Start eines neuen Kommunikationsvorgangs wird mittels der Übertragung eines Synchronisationspakets durch die Mastereinheit durchgeführt.

Claims (11)

  1. Elektronisches Kommunikationssystem, umfassend wenigstens eine erste und eine zweite Kommunikationseinheit (Master, Slave), die mittels zumindest einer ersten Datenleitung miteinander verbunden sind, wobei das Kommunikationssystem ein Datenübertragungsprotokoll aufweist, welches so ausgebildet ist, dass wenigstens ein definierter Kommunikationsvorgang das Übertragen eines Kommandopakets (CMD) von der ersten Kommunikationseinheit (Master) an zumindest die zweite Kommunikationseinheit (Slave) über wenigstens die erste Datenleitung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass die erste Kommunikationseinheit (Master) in einem ersten Datenübertragungsmodus (D1) ein Datensignal und ein Taktsignal im Wesentlichen gleichzeitig und/oder das Taktsignal eingebettet in das Datensignal und/oder ein gemeinsames Daten-Taktsignal über die erste Datenleitung zumindest an die zweite Kommunikationseinheit (Slave) überträgt und dass das Kommunikationssystem als serielles Kommunikationssystem mit genau einer Leitung oder genau zwei Leitungen ausgebildet ist, wobei das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass das Kommandopaket (CMD) zumindest eine Information darüber enthält, ob ein Lese- oder Schreibezugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein Einzel- oder Mehrfachzugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein direkter oder indirekter Speicherzugriff durchgeführt werden soll.
  2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Kommunikationseinheit (Slave) so ausgebildet ist, dass sie das Identifikationspaket (ID) als Teilnehmeridentifikation (SID) oder Anweisungsidentifikation (EID) interpretiert und sich nach dieser Interpretation selbstständig in einen definierten Betriebsmodus versetzt und/oder auf weitere Pakete (CMD, ADDR, DATA) wartet und/oder eine definierte Antwort an die erste Kommunikationseinheit (Master) überträgt und/oder eine interne Aktivität selbsttätig veranlasst und ausführt, wobei diese interne Aktivität insbesondere das Speichern eines definierten Datums oder mehrerer definierter Daten an einer oder mehreren definierten Speicheradressen umfasst.
  3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Kommunikationseinheit (Slave) so ausgebildet ist, dass sie wenigstens eine Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit (EID command table) aufweist, insbesondere als Tabelleneinheit ausgebildet, welche mindestens einer definierten Anweisungsidentifikation (EID) eines Identifikationspakets (ID) den Inhalt einer oder mehrerer Speicherzellen der zweiten Kommunikationseinheit (Slave) zur Ausführung einer definierten, zumindest teilweise in dieser wenigstens einen Speicherzelle hinterlegten, Anweisung zuordnet.
  4. Kommunikationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenübertragungsprotokoll und zumindest die zweite Kommunikationseinheit (Slave) so ausgelegt sind, dass der Inhalt der einen oder mehreren Speicherzellen der zweiten Kommunikationseinheit (Slave), die mittels der Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit (EID command table) einer definierten Anweisungsidentifikation (EID) zugeordnet sind, durch Empfang und Interpretation definierter Pakete, insbesondere zumindest eines definierten Kommandopakets (CMD), eines oder mehrerer definierter Adresspakete (ADDR) und eines oder mehrerer definierter Datenpakete (Data), seitens der zweiten Kommunikationseinheit (Slave) zumindest teilweise überschrieben wird.
  5. Verfahren zur Datenübertragung zwischen zumindest einer ersten Kommunikationseinheit (Master) und wenigstens einer zweiten Kommunikationseinheit (Slave), insbesondere innerhalb eines Kommunikationssystems gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Kommunikationseinheit (Master) und die zweite Kommunikationseinheit (Slave) über mindestens eine erste Datenleitung miteinander verbunden sind, wobei das Kommunikationssystem ein Datenübertragungsprotokoll aufweist und in einem definierten Kommunikationsvorgang ein Kommandopaket (CMD) von der ersten Kommunikationseinheit (Master) an zumindest die zweite Kommunikationseinheit (Slave) über wenigstens die erste Datenleitung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationseinheit (Master) in einem ersten Datenübertragungsmodus (D1) ein Datensignal und ein Taktsignal im Wesentlichen gleichzeitig und/oder das Taktsignal eingebettet in das Datensignal und/oder ein gemeinsames Daten-Taktsignal über die erste Datenleitung zumindest an die zweite Kommunikationseinheit (Slave) überträgt und dass das Kommunikationssystem als serielles Kommunikationssystem mit genau einer Leitung oder genau zwei Leitungen ausgebildet ist, wobei das Datenübertragungsprotokoll so ausgebildet ist, dass das Kommandopaket (CMD) zumindest eine Information darüber enthält, ob ein Lese- oder Schreibezugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein Einzel- oder Mehrfachzugriff durchgeführt werden soll und/oder ob ein direkter oder indirekter Speicherzugriff durchgeführt werden soll.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem definierten Kommunikationsvorgang zusätzlich, insbesondere anschließend, eine Botschaft (message, DATA) von der ersten Kommunikationseinheit (Master) an die zweite Kommunikationseinheit (Slave) und/oder eine Botschaft (message, DATA) von der zweiten Kommunikationseinheit (Slave) an die erste Kommunikationseinheit (Master) über wenigstens die erste Datenleitung übertragen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifikationspaket (ID) zumindest von der zweiten Kommunikationseinheit (Slave) als Teilnehmeridentifikation (SID) oder Anweisungsidentifikation (EID) interpretiert wird, wonach sich die zweite Kommunikationseinheit (Slave) selbst in einen definierten Betriebsmodus versetzt und/oder auf weitere Pakete (CMD, ADDR, DATA) wartet und/oder wonach die zweite Kommunikationseinheit (Slave) eine definierte Antwort an die erste Kommunikationseinheit (Master) überträgt und/oder eine interne Aktivität selbsttätig veranlasst und ausführt, wobei diese interne Aktivität insbesondere das Speichern eines definierten Datums oder mehrerer definierter Daten an einer oder mehreren definierten Speicheradressen umfasst.
  8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die zweite Kommunikationseinheit (Slave) zumindest eine definierte Anweisungsidentifikation (EID) eines Identifikationspakets (ID) mittels einer Anweisungsidentifikations-Zuordnungseinheit (EID command table) einer Anweisung zuordnet und diese ausführt, welche als Inhalt einer oder mehrerer Speicherzellen in der zweiten Kommunikationseinheit (Slave) hinterlegt ist, wobei diese Anweisung insbesondere zumindest aus einem Datum entsprechend einem Kommandopaket (CMD), aus zumindest einem Datum entsprechend wenigstens einem Adresspaket (ADDR) und aus einem oder mehreren Daten entsprechend mindestens einem Datenpaket (Data) besteht.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Empfang eines Kommandopakets (CMD), welches einen indirekten Speicherzugriff anzeigt, die Adressinformation des nachfolgenden Adresspakets (ADDR) auf eine Speicherzelle verweist, in welcher die Adressinformation einer anderen Speicherzelle (K, L) hinterlegt ist, auf welche der Speicherzugriff erfolgt.
  10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Referenzänderung für einen indirekten Speicherzugriff, die Adressinformation, welche in einer bestimmten Speicherzelle hinterlegt ist, überschrieben wird.
  11. Verwendung des Kommunikationssystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 in Kraftfahrzeugen.
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